Galvos smegenys – sudėtingiausias žmogaus organas, kurį mokslininkai bando ištirti šimtmečius. Taip vadinamąjį grafinį žmogaus smegenų dalių žemėlapį sudaro matomos galvos smegenų žievės raukšlės ir išsikišimai, pasidaliję funkciniu požiūriu į nematomas sritis.
Geriausiai mums pažįstamos didžiosios smegenys, sudarytos iš 2 pusrutulių – kairiojo ir dešiniojo, sujungtų išilginiame smegenų plyšio dugne esančia didžiąją smegenų jungtimi. Kiekviena jų atlieka skirtingas funkcijas: aktyvuojant vienus neuronus galime atpažinti veidus, kitus – skaityti tekstą ar judėti. Galvos smegenų žemėlapiu mokslininkai remiasi bandydami ištirti procesus, kurie lemia žmogaus vystymąsi nuo gimimo iki senatvės, ir įvairių ligų (pavyzdžiui, Alzheimerio ligos ar šizofrenijos) poveikį smegenų veiklai.
Tyrinėta jau seniai
Ilgai manyta, kad smegenų žievė funkciniu požiūriu yra vieninga ir nedaloma struktūra. Pirmosios hipotezės apie skirtingas funkcijas atliekančius galvos smegenų pusrutulius atsirado daugiau nei prieš 150 metų. 1860 m. prancūzų gydytojas Paulas Broca tyrė 2 pacientus, jie turėjo sunkių kalbos sutrikimų. Po šių pacientų mirties gydytojas ištyrė jų smegenis ir atrado, kad abiejų galvos smegenų žievė priekinėje kairiojo pusrutulio dalyje buvo pažeista. Ši atrasta sritis, atsakinga už kalbą, iki šiol vadinama Broca sritimi.
Netrukus įsitvirtino nuomonė, kad kairysis pusrutulis yra atsakingas ne tik už kalbą, bet ir už intelektą. Dešinysis pusrutulis savo pajėgumais yra panašus į gyvūno ir yra atsakingas už elementarius sugebėjimus, pavyzdžiui, kaip nustatyti objektų padėtį ar rasti kelią namo.
XIX a. mokslininkai tyrinėjo ir atrado smegenų žievės sritis, atsakingas už skirtingas funkcijas. XX a. pr. Korbinianas Brodmannas aprašė 52 smegenų žievės skirtingas sritis ir rankomis nupiešė galvos smegenų dalių žemėlapį, kuriuo neurologai vadovavosi ilgus metus.
Atrastos naujos sritys
Šiemet JAV mokslininkai paskelbė naują galvos smegenų žievės dalių ryšių žemėlapį, kurį kūrė kelerius metus. Kompiuteriu sukurtą galvos smegenų dalių žemėlapį sudaro 83 seniau atrastos sritys ir 97 anksčiau neišskirtos arba netyrinėtos sritys. Tyrimui vadovavo neurologijos srities mokslininkas Matthew F.Glasseris iš Vašingtono universiteto medicinos mokyklos.
Prieš 3 metus M.F.Glasseris su savo kolegomis nusprendė sukurti visiškai naujos kokybės galvos smegenų dalių žemėlapį pasitelkiant naujausią aparatūrą. Jie piešė žemėlapį, naudodami 1,200 tūkst. savanorių galvos smegenų nuotraukas, sukurtas galingais moderniais skeneriais. Per tyrimą savanoriai atliko įvairias skirtingas funkcijas – kalbėjo, judėjo, mąstė, klausė ir t. t. Jų galvos smegenys buvo fotografuojamos keletą valandų. Tyrimo duomenims apdoroti panaudota 112 skirtingų charakteristikų.
Naujas galvos smegenų žemėlapis sudarytas panaudojant pažangius skenerius ir kompiuterius, turinčius dirbtinio intelekto programas. Šios programos atpažino smegenyse pasislėpusias sritis pagal surinktus ir apdorotus tyrime dalyvavusių respondentų duomenis. Nors tyrimai atliekami ne pirmą kartą, šis tyrimas nuo ankstesnių bandymų išsiskyrė sudėtingumu ir dydžiu.
Tiriant galvos smegenis kompiuteris aptiko neįprastą sritį, ji tampa aktyvi, kai žmonės įdėmiai klausosi kitų žmonių. Manoma, kad ši sritis, tyrėjų pavadinta 55b, kaip ir Broca sritis atsako už kalbos funkciją. Kompiuterinė programa nustatė nematomas sritis, turinčias neįprastų požymių. Pavyzdžiui, kai kurių tiriamųjų galvos smegenų žievės sritis 55b buvo suskilusi į 2 atskiras sritis. Iki šiol nežinoma, kaip tai veikia žmogaus kalbą.
Kitose galvos smegenų žievės srityse mokslininkai išskyrė anksčiau atrastas sritis į mažesnes. Pavyzdžiui, jie atrado, kad didelę kaktos srityje esančią galvos smegenų žievės sritį (angl. dorsolateral prefrontal cortex) iš tikrųjų sudaro daug mažesnių sričių. Sritis tampa aktyvi mąstant, pavyzdžiui, priimant sprendimus arba meluojant. Tikėtina, kad neseniai atrastos mažesnės sritys atsako už kiekvieną iš šių veiksmų.
Iki tol mokslininkai tirdavo tik vieną galvos smegenų žievės požymį. Per M.F.Glasserio atliktą tyrimą mokslininkams pavyko daug detaliau pamatyti visų galvos smegenų žievės sričių veiklos pokyčius. Stebėdami galvos smegenų žievės veiklą, mokslininkai taip pat ištyrė jų sandarą. Ištirta neuronus sudarančių medžiagų anatomija, pavyzdžiui, riebalų kiekis. Nustatyta, kad skirtingose srityse mielino, esančio neurone, lygis stipriai svyruoja.
Jei per tyrimą išskirtos 180 galvos smegenų žievės sritys tikrai skiriasi, tada kiekvienoje iš jų esantys neuronai turėtų turėti skirtingą aktyvių genų derinį. Tikimasi, kad ateityje nauji tyrimai, tarkime, genetiniai, patvirtins naujo žemėlapio sričių tikslumą.
Nors šis atradimas yra didelė pažanga neurologijoje, manoma, kad naujas žemėlapis nėra galutis tiriant galvos smegenų darbą. Gali praeiti dešimtmečiai, kol mokslininkai ištirs kiekvienos galvos smegenų srities funkcijas ir atras visiškai naujas. Šį naują galvos smegenų žemėlapį jo autorius neurologas M.F.Glasseris iš vaizdžiai prilygino kompiuterio 1.0 versijai, po kurios gali sekti 2.0 versija. Tikimasi, kad ateityje bus gauta naujų vertingų duomenų, kuriuos patvirtins daugiau mokslininkų. Manoma, kad mokslui progresuojant galvos smegenų žemėlapis vystysis toliau.